無導(dǎo)線心臟起搏講課

1、起搏器進(jìn)展： 無導(dǎo)線心臟起搏,,自1958年第一臺(tái)永久全埋藏式起搏器植入人體后，起搏器技術(shù)不斷發(fā)展、提高，起搏器的臨床應(yīng)用范圍及適應(yīng)證也在不斷地拓寬?，F(xiàn)代起搏器已成為心臟病學(xué)診斷與治療越來越重要的技術(shù)。,歷史,歷史,,首例起搏器設(shè)計(jì)工程師 Rune Elmqvist,首例起搏器植入醫(yī)生 Ake Senning,歷史,,植入首例起搏器患者 Arne Larsson,歷史,,植入人體的首例起搏器,歷史,主要內(nèi)容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導(dǎo)

2、線起搏系統(tǒng)概述植入技術(shù)相關(guān)研究未來展望,現(xiàn)有起搏系統(tǒng),組成脈沖發(fā)生器起搏電極導(dǎo)線也正是起搏器并發(fā)癥的主要來源,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)—問題,電極導(dǎo)線氣胸（1.6-2.6%）導(dǎo)線斷裂（<1%）脫位（2-4%）心臟穿孔（<1%）導(dǎo)線路徑中的靜脈血栓（1-3%）三尖瓣返流慢性電極失效（5年內(nèi)5-7%）,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)—問題,脈沖發(fā)生器病人不適囊袋感染首次植入0.5%的感染率再次植入2-7%的感染率血

3、腫外觀（女性、反復(fù)更換）,11,起搏器感染帶來臨床及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),起搏器患者植入后15個(gè)月的感染死亡率為36.3%, 是未感染起搏器患者死亡率（ 15.4%）的2倍多起搏器患者感染的平均住院時(shí)間 (LOS) 為14.4 天，相比而言，起搏器患者未發(fā)生感染的平均住院時(shí)間為4.8 天在美國(guó)，治療起搏器感染患者的邊際成本為 $16,852 到$24,459,12,需要一個(gè)全新的起搏系統(tǒng)，可以提供可靠的起搏感知；同時(shí)，解決現(xiàn)在起搏系統(tǒng)所帶來的

4、挑戰(zhàn)最小化感染、氣胸、脫位以及其他和導(dǎo)線及囊袋相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)與此同時(shí)，這個(gè)起搏系統(tǒng)還應(yīng)該具備以下功能改善患者的依從性和舒適度兼容MRI*機(jī)器取出更安全且易操作,怎么辦？,* MRI conditional status of the Nanostim device not yet determined,13,這需要一個(gè)全新的起搏系統(tǒng)，可以提供可靠的起搏感知；同時(shí)，解決現(xiàn)在起搏系統(tǒng)所帶來的挑戰(zhàn)最小化感染、氣胸、脫位以及其他和導(dǎo)線

5、及囊袋相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)與此同時(shí)，這個(gè)起搏系統(tǒng)還應(yīng)該具備以下功能改善患者的依從性和舒適度兼容MRI*機(jī)器取出更安全且易操作,怎么辦？,* MRI conditional status of the Nanostim device not yet determined,沒有起搏器電極、無需起搏器囊袋的全新的起搏系統(tǒng),主要內(nèi)容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導(dǎo)線起搏系統(tǒng)概述植入技術(shù)相關(guān)研究未來展望,解決辦法？,15,,無導(dǎo)線起搏—類型,經(jīng)體表

6、無線能量傳輸心臟起搏超聲能量傳輸方式磁能量傳輸方式微型無導(dǎo)線起搏器生物自發(fā)電起搏器全皮下植入式心臟轉(zhuǎn)復(fù)除顫器系統(tǒng)( S-ICD),超聲能量傳輸方式,在體表植入超聲發(fā)射裝置( 發(fā)射器) 靜脈途徑在心臟內(nèi)植入超聲接收裝置( 接收器) 接收器可以接收發(fā)射器透過胸壁發(fā)送的超聲能量并轉(zhuǎn)換為電能量( 即脈沖電流)進(jìn)行心臟起搏,,超聲波,穿透胸壁,電刺激脈沖信號(hào)0-3V,脈沖發(fā)生器,,,無導(dǎo)線電傳導(dǎo),,,使用超聲波作為起搏能量-EBR

7、系統(tǒng),尺寸小?高效的能量傳遞?被動(dòng)發(fā)射，無內(nèi)部能源?體積 0.05 cc ?總體長(zhǎng)度 9 mm ?直徑 2.6 mm,組織錨定結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度3.6 mm?五個(gè)爪狀結(jié)構(gòu)?0.9 mm2 氧化銥陰極頭端?鈦合金外殼?纖維網(wǎng)狀編制的表明易于 組織生長(zhǎng)包裹,導(dǎo)引鞘-前端可以轉(zhuǎn)動(dòng)的12F動(dòng)脈 導(dǎo)引鞘管-可經(jīng)動(dòng)脈逆行或者經(jīng)房 間隔穿刺進(jìn)入左室,遞送導(dǎo)管-8F中空鞘管，頭端有特殊 設(shè)計(jì)連接植入部分，可以注 入造影劑

8、-電極預(yù)置于頭端，通過尾 端操縱桿釋放,使用超聲波作為起搏能量-EBR 系統(tǒng),檢測(cè)聯(lián)合植入的右室設(shè)備-任何起搏器，ICD或者CRT,定位電極,EBR系統(tǒng)協(xié)同發(fā)放起搏脈沖-自動(dòng)同步LV first 3ms-每跳自動(dòng)調(diào)整,發(fā)射器13cc（7.5mm厚）有線連接穿透距離46cm,電池42cc（11.8mm厚）,程控儀無線連接方式,使用超聲波作為起搏能量-EBR 系統(tǒng),使用超聲波作為起搏能量-EBR 系統(tǒng),,例1：患者男、69

9、歲，缺血性心肌病，藥物治療后心功能NYHA 3級(jí)， EF值25％，QRS波呈左束支阻滯圖形，時(shí)限240ms，此前植入的ICD做一級(jí)預(yù)防治療。因評(píng)估ICD壽命還有3年，又因各參數(shù)穩(wěn)定故未更換ICD。本次因嚴(yán)重心衰擬將ICD升級(jí)為CRT-D。植入術(shù)中，將超聲左室起搏電極植入在左室后側(cè)壁，起搏閾值1.0V，脈寬0.5ms，超聲發(fā)放器植入在左胸第5肋間，經(jīng)心電圖及Holter證實(shí)其功能穩(wěn)定、持續(xù)性雙室同步起搏（圖5-1-16

10、）。第6月隨訪時(shí)，仍為雙室同步起搏，起搏的QRS波時(shí)限150ms，心功能與EF值均明顯改善。,例2：患者男、59歲，缺血性心肌病伴心功能3級(jí)，心衰藥物治療不理想，EF值27％，此前因三度房室阻滯已植入雙腔ICD，右室起搏的QRS波時(shí)限160ms。2007年ICD升級(jí)為CRT-D，本次因左室起搏閾值升高擬更換左室起搏導(dǎo)線，但因入路靜脈閉塞而不能實(shí)施。曾因二尖瓣嚴(yán)重反流給予二尖瓣夾（Mitra Clip技術(shù)）治療。本次超聲左室內(nèi)膜

11、起搏的閾值0.7V，脈寬0.5ms，其發(fā)放器放置在左胸第6肋間，植入后雙室同步起搏3月后患者心衰癥狀明顯改善，但不久心功能再度惡化，磁共振檢查提示，超聲發(fā)放器已不位于接收器的正上方，使發(fā)放的超聲波束被肋骨遮擋（圖5-1-17），為此再次做手術(shù)調(diào)整，將發(fā)放器位置上調(diào)到第6肋間。6月后患者癥狀改善，但仍呈間歇性雙室起搏，起搏的QRS波時(shí)限130ms，不起搏時(shí)160ms，術(shù)后EF值從27％升高到46％，心功能2級(jí)，心衰癥狀明顯改善。,例3：患

12、者男、62歲，缺血性心肌病，EF值19％，因冠脈三支病變已放置支架。2007年因左束支阻滯、QRS波時(shí)限160ms及心衰加重而植入CRT-D。經(jīng)冠狀靜脈的左室起搏導(dǎo)線放植在左室側(cè)壁，但臨床癥狀未獲改善，因二尖瓣明顯反流而做了二尖瓣夾的治療，二尖瓣反流明顯減少，因?qū)RT治療無反應(yīng)，本次將超聲左室起搏電極植于心尖側(cè)壁，超聲發(fā)放器放置在左側(cè)第7肋間的接收器上方。植入后發(fā)放器工作有效而穩(wěn)定，起搏閾值1.0V，脈寬0.5ms。圖5-1-18顯示

13、，左室起搏電極距發(fā)生器僅5~6cm，兩者之間有小的彎度與夾角。6月隨訪中，均呈穩(wěn)定的雙室同步起搏，QRS波時(shí)限140ms，左室縮小，EF值增加，心功能逐漸改善，植入3月時(shí)心功能3級(jí)，6月時(shí)心功能改善為2~3級(jí)。,磁能量傳輸方式,與利用超聲能量相似，通過植入心前區(qū)皮下的發(fā)射器將磁能量傳遞至心腔內(nèi)的電極接收器線圈，進(jìn)而接收器將接收到的磁能量轉(zhuǎn)換為交變電流，經(jīng)整流和電容整形成為近似方波的心臟起搏脈沖進(jìn)行心臟起搏影響磁能量消耗的主要因素是發(fā)射

14、器與接收器的距離與角度——距離越近、越平行越好由于利用磁能量出現(xiàn)較晚，相關(guān)臨床試驗(yàn)尚未開展,使用電磁感應(yīng)作為起搏能量,發(fā)射組件-皮下植入,接收組件-心內(nèi)膜植入,在線圈中產(chǎn)生一個(gè)快速變化的磁場(chǎng),利用線圈切割磁感線產(chǎn)生的電能來奪獲心肌,,8cm,,8mm,Leadless pacing using induction technology : impact of pulse shape and geometric factorson p

15、acing efficiency ；Europace (2013) 15, 453-459doi:10.1093/europace/eus308,無導(dǎo)線起搏系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn),磁感應(yīng),Wieneke et al. PACE 2009;32:177-83,使用電磁感應(yīng)作為起搏能量,利用電生理導(dǎo)管遞送接收線圈,發(fā)射線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng),缺點(diǎn)：雖然穩(wěn)定奪獲心臟，但無法解決能量傳輸中的太大能量損耗問題,通過植入皮下金屬線圈將電磁能量轉(zhuǎn)換為交變電流，經(jīng)整流

16、和電容整形成為近似方波的心臟起搏脈沖，在0.5mT的磁場(chǎng)強(qiáng)度下經(jīng)過約3cm胸壁的能量傳輸后，由右室心尖螺旋電極轉(zhuǎn)化產(chǎn)生0.6-1mv、脈寬0.4ms的起搏脈沖電流，穩(wěn)定奪獲起搏心臟。,生物自發(fā)電起搏器研究,酶生物發(fā)電技術(shù) 。2005年Yuhashi 等用人工酶Ser415Cys/GDH( 葡萄糖脫氧酶) 作為陽(yáng)極與BOD( 膽紅素氧化酶) 陰極組成酶燃料電池，通過分解血液中的葡萄糖，從而使電子在電池兩極之間移動(dòng)產(chǎn)生電流納米發(fā)電技術(shù)。納

17、米材料氧化鋅發(fā)電線，用人工組織黏合劑固定在大鼠搏動(dòng)的心臟表面，隨著心臟的搏動(dòng)，納米發(fā)電線被拉伸縮短和彎曲(形變) ，獲得電流 生物學(xué)自發(fā)電技術(shù)研究尚處于生物材料學(xué)研究階段，離臨床應(yīng)用還有相當(dāng)距離,39,微型無導(dǎo)線起搏器,St. Jude: Leadless Pacamaker(LCP)——Nanostim?Medtronic: Percutaneous Leadless Pacemaker(PLP),LCPNanostim,PLP

18、Medtronic,Micra VVIR Pacemaker,Intended for patients that have a Class I or II indication for a single-chamber ventricular pacemakerContraindicated in patients with current implanted devices which:would interfere with

19、 the placement of the Micra device are providing active cardiac therapy Volume: <1 cc (Adapta pacemaker ~10cc),Pre-IDE I120696,Confidential,微型無導(dǎo)線起搏器,經(jīng)靜脈推送系統(tǒng)進(jìn)入右室心尖部預(yù)期壽命9-13年-心室100%起搏時(shí)壽命為9年-心室50%起搏時(shí)壽命為13年,Nanostim

20、?使得無導(dǎo)線心臟起搏成為可能,高效節(jié)能大容量電池?zé)o需導(dǎo)線低功率的通訊傳導(dǎo)雙重固定: 單匝螺旋(x 2 拉力強(qiáng)度) 加上有棱角的尼龍縫線通過影像確保螺旋旋出的圈數(shù)基于導(dǎo)管的植入和取出系統(tǒng),Nanostim? VVIR 起搏器通過股靜脈進(jìn)入到右心室。,主要內(nèi)容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導(dǎo)線起搏系統(tǒng)概述植入技術(shù)相關(guān)研究未來展望,Nanostim? 無導(dǎo)線起搏器的遞送系統(tǒng),遞送導(dǎo)管柔軟、靈活、導(dǎo)管頭端可轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)最小化并發(fā)癥固定

21、功能整合的保護(hù)套18 F手柄4個(gè)功能操控頭端轉(zhuǎn)向錨定/解除旋轉(zhuǎn)機(jī)器釋放固定,Delivery catheterdeflectable segment,Nanostim? 無導(dǎo)線起搏器的取出系統(tǒng),新型微型無導(dǎo)線起搏器植入方法,股靜脈穿刺,長(zhǎng)導(dǎo)絲放置上腔靜脈,擴(kuò)張鞘管沿著導(dǎo)絲放入右心房位置,沿著擴(kuò)張鞘管放入起搏器遞送系統(tǒng),通過外置手柄處的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，控制偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管,拖拉鞘管尾端雙股線確定起搏器固定牢靠，剪短雙股線其中一根抽出遞送

22、系統(tǒng),起搏系統(tǒng)放置到位后，使用外置程控儀器測(cè)試參數(shù),植入完成,49,圣猶達(dá)LCP,,,Nanostim? 的程控,通過體表ECG電極通訊傳輸無需龐大的天線無需額外的電路組件電池電流比遙測(cè)系統(tǒng)少,與傳統(tǒng)的有導(dǎo)線起搏系統(tǒng)對(duì)比,主要內(nèi)容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導(dǎo)線起搏系統(tǒng)概述植入技術(shù)相關(guān)研究未來展望,2006年Echt等首先在豬模型上進(jìn)行了無導(dǎo)線超聲心臟起搏的可行性和安全性研究2007年，Lee等利用相同的方法，首次在人體成功進(jìn)行了

23、通過超聲能量進(jìn)行心臟起搏的研究 在右房右室和左室共80個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行了起搏測(cè)試，發(fā)射器至接收器距離為( 11.3 ±3.2)cm。平均起搏閾值為( 1.01 ± 0.64) V , 機(jī)械指數(shù)為( 0.5 ±0.3)，首次證實(shí)在人體利用超聲能量行心臟起搏安全可行2013年，Auricchio等報(bào)道了3例利用這項(xiàng)技術(shù)在患者實(shí)現(xiàn)CRT的病例WiSE-CRT研究，是評(píng)估利用超聲能量行左室起搏實(shí)現(xiàn)CＲT的一項(xiàng)臨床研

24、究，此系統(tǒng)的有效性和安全性也有待這項(xiàng)研究結(jié)果的公布與證實(shí),超聲能量傳輸方式的相關(guān)研究,LEADLESS研究: 第一項(xiàng)測(cè)試Nanostim起搏器在人體安全性與可行性的臨床研究；前瞻性、單組、多中心研究；共入選33例患者，術(shù)中成功率為97％，平均植入時(shí)間44分鐘。,Study result: showed leadless cardiac pacemaker (LCP) can safely provide single-chambe

25、r ventricular pacing.,首次用于人體的LEADLESS 研究,目的: 評(píng)估無導(dǎo)線起搏器的安全性和有效性前瞻性，非隨機(jī)，多中心研究（3個(gè)歐洲中心）入選共33例患者,LEADLESS Study: 結(jié)果,成功植入32/33 患者 (97%)1 例出現(xiàn)腹股溝血腫但無需治療1 例心臟穿孔、填塞? 需要手術(shù)修復(fù), 患者術(shù)后第5天出現(xiàn)大面積腦中風(fēng)—死亡手術(shù)時(shí)間 進(jìn)出導(dǎo)引器：28 分鐘 (范圍 11 – 74 min)

26、 進(jìn)出導(dǎo)管：16 分鐘 (范圍 3 – 57 min) 從手術(shù)到出院的時(shí)間：平均1 天 (范圍 1 – 4)導(dǎo)管重置次數(shù)： 平均 0.5 (范圍 0 – 3),LEADLESS Study: LCP的臨床表現(xiàn)是可靠且可預(yù)測(cè)的15,目前LCP臨床應(yīng)用剛起步，對(duì)包括植入過程、起搏器是否脫落、感染后如何移除和臨床效果等都需要今后大規(guī)模的臨床研究驗(yàn)證。,Comment,優(yōu)點(diǎn)創(chuàng)傷小，經(jīng)皮穿刺導(dǎo)管技術(shù)置入，無需外科手術(shù)制作囊袋，不影響患者外

27、觀；操作簡(jiǎn)單、便捷，起搏系統(tǒng)無需外部連接；急慢性并發(fā)癥減少，血管相關(guān)并發(fā)癥減少，更少的手術(shù)感染機(jī)會(huì)，無起搏器囊袋及導(dǎo)線相關(guān)并發(fā)癥；可適用于MRI。治療費(fèi)用降低，住院時(shí)間縮短。,不足 目前所有LCP均為心室單腔起搏（微型無導(dǎo)線起搏器）或雙室起搏（左室僅有超聲能量傳輸方式），尚無傳統(tǒng)的DDD起搏模式。經(jīng)體表無線能量傳輸?shù)淖畲蟛蛔阍谟谀芰康膿p耗：電池問題,隨訪期內(nèi)無任何不良事件發(fā)生,未來Nanostim在歐洲已進(jìn)入商用歐洲將會(huì)

28、有1000例左右的臨床研究進(jìn)行美國(guó)將會(huì)進(jìn)行LEADLESS II臨床研究，預(yù)計(jì)667例患者入選心房無導(dǎo)線起搏器及多心腔無導(dǎo)線起搏器正在研發(fā),器械取出：臨床前研究結(jié)果 Retrieval Safety,臨床前研究-10只羊植入時(shí)間>5 個(gè)月 (范圍 159-161 天)100% 成功取出LP 從取出導(dǎo)管到移除LCP平均用時(shí)2分鐘35 秒(范圍1-4 分)重新植入平均用時(shí)2分鐘42 秒 (范圍: 2-3 分) ，100%

29、 成功 (n=5)無栓塞無脫位無穿孔,主要內(nèi)容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導(dǎo)線起搏系統(tǒng)概述植入技術(shù)相關(guān)研究未來展望,無導(dǎo)線起搏器的優(yōu)勢(shì),可避免導(dǎo)線相關(guān)的所有并發(fā)癥可避免起搏器囊袋的相關(guān)并發(fā)癥：經(jīng)皮穿刺導(dǎo)管技術(shù)置入，操作簡(jiǎn)單、便捷、創(chuàng)傷小，無需外科手術(shù)制作囊袋，不影響患者外觀可適用于核磁共振顯像檢查可以實(shí)現(xiàn)左室心內(nèi)膜無線起搏并應(yīng)用于CRT起搏閾值低 膈肌刺激風(fēng)險(xiǎn)減小激動(dòng)順序正常,減少心外膜起搏可能導(dǎo)致的室性心律失常可根據(jù)

30、左室最晚激動(dòng)收縮部位選擇起搏位點(diǎn),從而提高CRT反應(yīng)率,無導(dǎo)線起搏器的不足之處,目前所有無導(dǎo)線起搏器均為心室單腔起搏VVI(R) ,或雙室起搏( 左室僅有超聲能量傳輸方式) ，尚無傳統(tǒng)的DDD 起搏模式，這可能導(dǎo)致房室失同步的非生理性起搏增加經(jīng)體表無線能量傳輸?shù)淖畲蟛蛔阍谟谀芰康膿p耗, 能量利用率僅有0.03% ～ 0.07%無導(dǎo)線起搏器臨床應(yīng)用剛起步，缺乏足夠的臨床證據(jù)證實(shí)其長(zhǎng)期應(yīng)用的真正利弊，需要今后大規(guī)模的臨床研究。由于除顫

31、電極與普通起搏電極的結(jié)構(gòu)與工作機(jī)制差異較大，目前無導(dǎo)線起搏技術(shù)尚不能應(yīng)用于除顫。不過，全皮下植入式心臟轉(zhuǎn)復(fù)除顫器系統(tǒng)( S-ICD)目前已得到臨床應(yīng)用。,,,Performance,Time and/or Effort (funds),,生物醫(yī)學(xué)科技發(fā)展,起搏器發(fā)展的未來趨勢(shì)---無導(dǎo)線起搏器總結(jié),,,現(xiàn)有起搏器,無導(dǎo)線起搏,生物起搏,1:醫(yī)生以及整個(gè)行業(yè)已經(jīng)為無導(dǎo)線起搏器努力了超過40年2:這一設(shè)想現(xiàn)在可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)3:廠家能